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  細菌感染傷口愈合是功能化水凝膠研究的關鍵內容之一。設計可作為傷口敷料或植入材料表面覆層的粘附性水凝膠具有很高的研究價值。如何同時賦予水凝膠良好的貼附性、可控的抗菌能力及顯著的促組織再生效果一直是科研人員的主要研究課題。近年來，光生物調節作用（photobiomodulation）通過不同波長的可見/近紅外光照射調控細胞生物學響應受到越來越多的關注，但卻沒有得到廣泛認同。有文獻報道660 nm波長的紅光照射可促進成纖維細胞遷移、增殖、分化（激活）及膠原分泌。同時，660 nm波長的紅光也可通過光動力策略（photodynamic）刺激光敏劑Ce6產生ROS，是一種廣泛使用的抗腫瘤/抗菌策略。因此，基于660 nm波長照射的光生物調節和光動力策略具有潛在的協同作用可能，將其與功能化材料整合后可賦予材料多種生物調節功能，并大大簡化了體系的復雜性。

  基于此，重慶大學蔡開勇教授團隊設計了一種多功能粘附性水凝膠：首先將光敏劑Ce6裝載進介孔聚多巴胺顆粒中（MPDA@Ce6 NPs）。然后將兒茶酚基團修飾在GelMA水凝膠上以賦予水凝膠良好的粘附性（GelMAc）。最后將MPDA@Ce6 NPs裝載進GelMAc水凝膠中。所制備的水凝膠可以緊密粘附在醫用鈦材表面作為鈦材表面功能化修飾的覆層。同時該水凝膠在功率為1 W cm^?2的660 nm波長紅光照射下通過光動力策略激發光敏劑Ce6產生ROS，具有良好的抗菌效果。此后，再將照射光功率調節至100 mW cm^?2后又具有顯著的促進成纖維細胞遷移、激活作用。體內體外一系列實驗驗證該材料具有良好的促進感染傷口愈合，加快組織再生的作用。同時也為光生物調節作用在日后更廣泛的應用打下了良好基礎。相關工作發表在Biomaterials上（DOI：10.1016/j.biomaterials.2021.121164）。

  所制備的GelMAc/MPDA@Ce6水凝膠在1 W cm^?2的660 nm波長紅光照射下可顯著釋放ROS （圖1 E-G）。同時該水凝膠可緊密貼附在鈦材表面，經過14天的PBS浸泡后仍可保持穩定。

圖1: GelMAC/MPDA@Ce6水凝膠的制備及表征。

  將光功率調節為100 mW cm^?2后 成纖維細胞NIH3T3的Thy-1表達水平顯著下降，α-SMA表達水平顯著上升。另外通過測量細胞ATP水平，發現光照后NIH3T3細胞的ATP水平也顯著上升，證明成纖維細胞已被激活（圖2）。

圖2: 成纖維細胞激活驗證。A：細胞免疫熒光檢測Thy-1及α-SMA的表達水平。B：ATP水平檢測。C-F：Western blot檢測。

圖3: 同時可控光生物調節/光動力策略示意圖。

  原文鏈接：A multifunctional hydrogel coating to direct fibroblast activation and infected wound healing via simultaneously controllable photobiomodulation and photodynamic therapies, Biomaterials, 2021, 278, 121164.

  https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121164